任麗娟

摘要：隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的日益成熟，對(duì)我國天氣氣象預(yù)報(bào)發(fā)揮了重要的作用。盡管如此，就目前氣象局對(duì)天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性來看，仍有不準(zhǔn)確的時(shí)候。因此本文講究氣象預(yù)報(bào)的不確定性及其如何進(jìn)行預(yù)報(bào)方法的改進(jìn)展開了分析探討，為提升天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性提供了一些參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：天氣預(yù)報(bào)；不確定性；預(yù)報(bào)方法

Improved forecasting uncertainties and methods of weather forecasting

Ren Lijuan Kalpin county Aksu Prefecture， Xinjiang Meteorological Bureau

Abstract： With modern computer information technology has become more sophisticated， our weather forecast weather played an important role. Nevertheless， the current Bureau of Meteorology weather forecast accuracy point of view， there is still no exact time. Therefore， this article pay attention to weather forecasts to predict uncertainty and how to improve the methods to expand the analysis to explore， to enhance the accuracy of weather forecasts provide some reference.

Keywords： Weather； uncertainty； prediction method

針對(duì)大氣的當(dāng)前狀況和其發(fā)展過程，此外依據(jù)歷史過程中有關(guān)領(lǐng)域的記錄，通過深入淺出的形式來分析氣象記錄預(yù)報(bào)的制作形式的發(fā)展歷史變化，簡單概括了目前氣象預(yù)報(bào)的水準(zhǔn)和有關(guān)學(xué)術(shù)探究的成果。當(dāng)然，在天氣預(yù)報(bào)中因?yàn)閿?shù)值等相關(guān)問題也會(huì)帶來一些預(yù)報(bào)的不準(zhǔn)確性。基于此，本文就氣象預(yù)報(bào)中存在的不確定性及如何改進(jìn)氣象預(yù)報(bào)的方法展開了分析探討，論述中，文章通過天氣預(yù)報(bào)出現(xiàn)不確定性的表現(xiàn)，存在哪些問題，如何解決等研究思路進(jìn)行了系統(tǒng)分析，最后提出了解決之策，為提升氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性做出了一些有益的研究工作。

一、天氣預(yù)報(bào)概述

一般情況下，氣象預(yù)報(bào)主要包括天氣和氣候方面的預(yù)測，根據(jù)其時(shí)期長短重點(diǎn)劃分為三類：中期天氣預(yù)報(bào)，通常在廣播與電視上播出的大部分都是中短期的天意預(yù)報(bào)，通常情況下預(yù)測期限都介于3到15天；短時(shí)間內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)通常情況下都介于1到2天；短時(shí)間內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)通常情況下都是十二個(gè)小時(shí)以內(nèi)。期限超過一個(gè)月，在一年以內(nèi)的都叫做長期天氣預(yù)報(bào)。伴隨氣象的科學(xué)研究的不斷深入，天氣預(yù)報(bào)的有效期有一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍，通常情況下預(yù)測期限超過一個(gè)月的叫做氣候預(yù)測，因而當(dāng)前階段改稱作短期氣候預(yù)測。

二、氣象預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)方法

1.單站預(yù)報(bào)

因?yàn)橥ㄓ嵞芰Φ南拗?，目前?shí)施天氣預(yù)報(bào)大部分都是利用分析地面風(fēng)地和地面氣壓，輔以溫濕度的方式，通過時(shí)間演變圖來分析預(yù)測氣象，（因?yàn)闅鈮鹤兓蜌庀笞兓?lián)系緊密，近些年選擇的晴雨表即是仿照氣壓計(jì)制作的）。與簡單的氣象預(yù)報(bào)對(duì)比，單站預(yù)報(bào)更符合科學(xué)原理，其整體流程的依據(jù)便是本單位采集的數(shù)據(jù)，其主要科學(xué)依據(jù)是氣象變化規(guī)律，群眾經(jīng)驗(yàn)是輔助的重要線索。

2.天氣圖預(yù)報(bào)

大氣是全球領(lǐng)域內(nèi)不斷變化的動(dòng)態(tài)體系，要對(duì)其整體規(guī)律有一個(gè)科學(xué)的認(rèn)知，就需要從地面和高空采集氣象信息。因此，天氣圖的產(chǎn)生在預(yù)測氣象變化的科學(xué)歷史上具有里程碑的意義、它將分布于各個(gè)區(qū)域的氣象變化信息充分的才記起來，進(jìn)而讓人們從原本的“坐井觀天”逐步做到“放眼世界，并發(fā)展為氣象預(yù)測機(jī)構(gòu)進(jìn)行氣象分析預(yù)測的重要工具。

三、氣象預(yù)報(bào)過程中出現(xiàn)的不確定性及表現(xiàn)

1.氣象預(yù)報(bào)出現(xiàn)的誤差類型

（1）初始誤差。針對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)而言，模式初值的質(zhì)量就具有非常重要的意義。由于客觀存在的諸多影響要素，模式的基礎(chǔ)條件僅僅是氣象真實(shí)狀況的模擬值，因而其誤差是必然存在的。重點(diǎn)決定于觀測技術(shù)的準(zhǔn)確性、技術(shù)水準(zhǔn)，和所運(yùn)用的設(shè)備的精密度以及外部環(huán)境的影響等，例如氣象站的觀測誤差。此外，在運(yùn)用氣象文星進(jìn)行大氣現(xiàn)象分析觀測時(shí)，由于大氣對(duì)于光的散射導(dǎo)致接受的反射光和太空采集的信息具有一定誤差，通過直接觀測的紅外輻射數(shù)據(jù)所推算出的大氣和地面溫差也具有誤差。再利用氣象雷達(dá)進(jìn)行大氣觀測的過程中，依照降水規(guī)模和雷達(dá)探測回波的數(shù)據(jù)推算降水量也會(huì)產(chǎn)生誤差，特別是遠(yuǎn)距離進(jìn)行氣象探測時(shí)的誤差就會(huì)更明顯。

（2）模式誤差。模式對(duì)于物理、動(dòng)力流程的表述不精準(zhǔn)而造成的偏差。例如，氣象變化中的湍流現(xiàn)象，在模擬中小尺度體系中的生消變化是無法進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測的。由于大氣是不斷變化的介質(zhì)，不管模式精準(zhǔn)度多高，必然會(huì)存在部分低于網(wǎng)格局尺度的變化難以在系統(tǒng)內(nèi)準(zhǔn)確體現(xiàn)，該變化流程也叫做次網(wǎng)格過程。對(duì)于空氣流動(dòng)、陽光輻射、雨露凝結(jié)等氣象觀測推算的過程都涉及到這一變化。在模式中一般采取“參數(shù)化”形式來去除此類流程的負(fù)面作用，也就是通過平均過程將次網(wǎng)格的動(dòng)力流程和物理流程體現(xiàn)出超過網(wǎng)格尺度的平均影響。此類描述與實(shí)際的次網(wǎng)格流程之間的誤差就作為外部影響的主要誤差因素。

2氣象預(yù)報(bào)存在不確定性的表現(xiàn)

從科學(xué)的角度來看，對(duì)于這些不確定因素的分析其主要意義表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是具有一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值；二是具有科學(xué)有效性；三是確保天氣預(yù)報(bào)的用戶認(rèn)可。我們?cè)谏钪胁浑y發(fā)現(xiàn)，其實(shí)氣象預(yù)報(bào)或多或少的會(huì)與實(shí)際情況存在一定的偏差，因此，我們?cè)谶M(jìn)行某一項(xiàng)確定性的氣象預(yù)報(bào)時(shí)有必要同時(shí)發(fā)布相關(guān)的不確定性，以免用戶對(duì)氣象預(yù)報(bào)的信任程度受到影響。用戶得到更多更全面的信息之后，對(duì)于氣象預(yù)報(bào)發(fā)生的偏差也能夠以一種理解的心態(tài)去接受，至少用戶也可以通過氣象預(yù)報(bào)了解未來發(fā)生預(yù)報(bào)情況的概率值。結(jié)合目前在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，美國科學(xué)院針對(duì)氣象預(yù)報(bào)中的影響因素對(duì)于未來的發(fā)展趨向進(jìn)行了劃分，具體內(nèi)容如下：

第一，對(duì)于大氣圈自身的一些不確定因素進(jìn)行必要的發(fā)布。通過把這些不確定因素與用戶共享，一方面為用戶提供更加全面的氣象信息，另一方面也讓用戶體會(huì)到分析這些不確定因素的重要意義。當(dāng)然通過這樣的方式向大家發(fā)布?xì)庀箢A(yù)報(bào)，對(duì)于氣象預(yù)測領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識(shí)還需要對(duì)用戶進(jìn)行普及。

第二，針對(duì)這種全新的氣象預(yù)報(bào)形式，運(yùn)用之前需要對(duì)用戶的真實(shí)需求進(jìn)行調(diào)查。因?yàn)閭€(gè)體的差異性，對(duì)于氣象預(yù)報(bào)各方面不確定因素的需求也必然會(huì)存在差異，甚至我們首先需要考慮如何向用戶闡述這種不確定性，如何讓他們接受這一客觀事實(shí)。

第三，在確定不確定因素時(shí)應(yīng)該保持客觀和科學(xué)。對(duì)于不確定因素的分析和評(píng)估本身就是一門科學(xué)。不確定因素的評(píng)估原則也并非千篇一律，根據(jù)預(yù)測空間、預(yù)測對(duì)象、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模型的不同，側(cè)重點(diǎn)也有所不同。除此之外，對(duì)于這些不確定因素有必要進(jìn)行重復(fù)性的校驗(yàn)。

第四，針對(duì)這些不確定因素，積極的與用戶進(jìn)行全面的交流。交流的領(lǐng)域也是多方面的，可以是日常的天氣預(yù)報(bào)，也可以是災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)。通過這種交流讓用戶真正的參與到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之中，增加用戶體驗(yàn)效果，為這種全新的預(yù)報(bào)方式的設(shè)計(jì)、編排以及推廣提供寶貴建議。

四、氣象預(yù)報(bào)不確定性的方法改進(jìn)及對(duì)策

由于水溫預(yù)測自身就具有較強(qiáng)的不確定性，此類不確定性的預(yù)測可以為相關(guān)用于提供一定參考，因而其預(yù)測的不準(zhǔn)確就逐步作為公布完整預(yù)報(bào)的構(gòu)成部分。因?yàn)轭A(yù)報(bào)階段內(nèi)會(huì)產(chǎn)生重要的或難以規(guī)避的誤差，因而當(dāng)進(jìn)行特定的重要?dú)庀笏念A(yù)測時(shí)，若沒有科學(xué)的公布其不準(zhǔn)確性，就可能會(huì)產(chǎn)生信任危機(jī)。若讓用戶了解可能產(chǎn)生的誤差變化范圍，就能夠維持對(duì)預(yù)測機(jī)構(gòu)的信任程度，此外概率預(yù)測也能夠?yàn)楫a(chǎn)生的實(shí)際變化提供參考。

第一，要求全行業(yè)的一致性。對(duì)于氣象預(yù)報(bào)所存在的客觀的不確定因素，整個(gè)行業(yè)有必要提供闡釋這些不確定性的相關(guān)服務(wù)， NWS作為該領(lǐng)域權(quán)威，更應(yīng)該起到引導(dǎo)作用。

第二，在新產(chǎn)品中注入更多的前沿技術(shù)這也是進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)的客觀需求。在新產(chǎn)品的研發(fā)之初，NOAH就應(yīng)當(dāng)在整個(gè)行業(yè)內(nèi)尋求更加廣泛的合作，以前沿的科技力量為依托，優(yōu)化新產(chǎn)品的研發(fā)過程。

第三，面對(duì)氣象預(yù)報(bào)存在不確定因素這一現(xiàn)實(shí)，有針對(duì)性的進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的普及和培訓(xùn)。就拿颶風(fēng)線路的預(yù)測來講，我們能給出的只能是一個(gè)確定的路線，然而事實(shí)卻不然，通過概率預(yù)測我們給出一個(gè)大概的范圍，從客觀上講，這才是最為合理的預(yù)報(bào)方式。由此可知，在氣象預(yù)報(bào)過程中提供更多更全面的不確定信息這是行業(yè)發(fā)展的客觀需要，只有整個(gè)行業(yè)能夠進(jìn)行全面的知識(shí)普及，才能推進(jìn)整個(gè)行業(yè)發(fā)展，預(yù)報(bào)形式上也能夠推陳出新。知識(shí)的普及和培訓(xùn)對(duì)象主要有三個(gè)方面內(nèi)容：1、在氣象預(yù)報(bào)的教學(xué)中，應(yīng)該更加注重對(duì)預(yù)報(bào)過程中這些不確定因素的講解，并適時(shí)的對(duì)這些因素進(jìn)行發(fā)布；2、應(yīng)該讓播報(bào)人員更多的接觸到氣象預(yù)報(bào)領(lǐng)域的專業(yè)工具和前沿技術(shù)；3、加強(qiáng)與用戶之間的交流，讓他們能夠更深層次的理解這些不確定因素，久而久之用戶可以通過發(fā)布的不確定信息給出自己的判斷。

第四，不斷深入集合預(yù)報(bào)的研究，讓這種方式得到更廣泛的推廣。NOAA需要繼續(xù)保持行業(yè)優(yōu)勢(shì)，不斷加強(qiáng)不確定信息的獲取能力，尤其是從全球范圍到某片區(qū)域的信息獲取能力。

第五，不確定因素相關(guān)信息的獲取應(yīng)該更加的廣泛。不斷的完善在整個(gè)行業(yè)內(nèi)的原始數(shù)據(jù)的調(diào)用和最終產(chǎn)品的共享，以此保證不確定信息的來源更加的多樣化，無論是NWS還是用戶都能夠輕松的得到必要的信息。

第六，不斷拓展校驗(yàn)信息的獲取途徑。對(duì)于這些最終發(fā)布的帶有不確定信息的產(chǎn)品需要進(jìn)行反復(fù)校驗(yàn)，并且確保這些數(shù)據(jù)能夠讓用戶及時(shí)的獲得。在校驗(yàn)過程中，我們需要檢驗(yàn)的對(duì)象的復(fù)雜程度主要是通過檢驗(yàn)的量度和方法來體現(xiàn)的。對(duì)于最終產(chǎn)品的檢驗(yàn)主要是以具有現(xiàn)實(shí)意義的預(yù)報(bào)子集為依據(jù)，利用對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行校驗(yàn)，最后以通俗易懂的語言展現(xiàn)出用戶。在播報(bào)過程中也需要把校驗(yàn)的相關(guān)資料提供給用戶，以便為用戶在進(jìn)行判斷提供參考，具體資料有：檢驗(yàn)?zāi)Ｊ阶詣?dòng)生成的預(yù)測結(jié)果、客觀性的預(yù)測結(jié)果、校驗(yàn)過程中的觀查記錄等。

第七，選取合適的發(fā)布平臺(tái)，進(jìn)行不確定信息氣象預(yù)報(bào)的試驗(yàn)發(fā)布。NOAA應(yīng)該充分調(diào)動(dòng)整個(gè)行業(yè)的積極性，為不確定信息氣象預(yù)報(bào)的研發(fā)、發(fā)布、使用出謀劃策，創(chuàng)新思路，提高整個(gè)行業(yè)的有效性。在新產(chǎn)品的研發(fā)和使用過程中，應(yīng)該充分的發(fā)揮NWS的協(xié)調(diào)作用，整合整個(gè)行業(yè)的有效資源，推動(dòng)新產(chǎn)品的誕生和行業(yè)的發(fā)展。

此外，在大部分水文氣象預(yù)測中誤差性公布的缺少也存在一定的倫理爭議。行業(yè)在位用戶提供超過七天以上的氣象水文預(yù)測時(shí)，本應(yīng)公布技術(shù)并未滿足實(shí)際要求，是有違科學(xué)準(zhǔn)確性的，即便在水文氣象預(yù)測本身存在的誤差無法規(guī)避、必然存在，都可能造成迷惑性的社會(huì)影響，也和當(dāng)前的科學(xué)已知狀態(tài)（認(rèn)可預(yù)測具有一定的不準(zhǔn)確性）不相符。相對(duì)來說，在醫(yī)學(xué)方面就存在很多治療方案治愈幾率的預(yù)測數(shù)據(jù)，因此需要像《晴天》里提出的那樣，NWS作為目前為氣象預(yù)測設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的合法機(jī)構(gòu)。需要“在這些方法被認(rèn)為更具科學(xué)實(shí)效性的數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)中改進(jìn)發(fā)布不確定性的概率方法?！?/p>

結(jié)束語

當(dāng)前階段，大期預(yù)測正向多層次多角度的趨勢(shì)發(fā)展，地面預(yù)測的相關(guān)技術(shù)也在不斷完善和發(fā)展，而地面觀測逐漸達(dá)成了自動(dòng)一體化和高廣度覆蓋，高空預(yù)測正逐漸引入更發(fā)達(dá)的遙感技術(shù)?？傊@取不確定信息手段趨于多樣化，對(duì)新的產(chǎn)品形式的研究和理解不斷深入，用戶和播報(bào)人員對(duì)不確定信息播報(bào)的認(rèn)知程度越來越深刻，再加上信息發(fā)布平臺(tái)的不斷完善，我們有理由堅(jiān)信人們面對(duì)這種氣象預(yù)報(bào)固有的不確定性所帶來的挑戰(zhàn)也會(huì)愈發(fā)的從容。

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